毕业设计（论文）-温度控制器外壳注塑模具设计

目录TOC\o"1-3"\h\u31777摘要 第4章成型零件设计与主要参数校核4.1注塑机的注射量计算在注塑模具设计中，可以通过对加工的制品的注塑材料的多少进行计算，来确定加工用到的注塑机的规格以及对型腔数量设计也具有指导意义，在计算注塑量之前，需要确定制品的质量和体积。采用三维软件对加工的制品的体积进行测量，从而能够进行后续的计算如下:（4-1）式中——每塑件体积，运用UG测量得14.91。——模具的浇注部份和溢料毛边的体积量为4.32。——模具型腔数量，为一模两腔。——注射机额定公称最大注射量为111。则，所以注射量能满足设计要求。4.2注塑时所需要的锁模力校核锁模力的校核：[5]（4-2）--注射机公称极限锁模力（N）。--制件对分型面区域产生垂直投影面积。--浇注部份对分型面上产生垂直投影面积。塑件型腔数量。--塑胶原材料熔体对模具型腔内产生的平均压力。使用软件测得：n=2=3185.18=286.36通过查询塑胶材料相关资料知道，塑胶ABS材料的保压压力通常在，对于普通要求的塑料产品所需的压力是，高精度要求的产品压力是，本次设计的塑料零件要求的精度不高，此次取P=30Mpa来进行计算。（）从以上结果可以看出注塑机的锁模力远大于模具所需要的锁模力，故校核通过。4.3型腔型芯的设计4.3.1型腔型芯概念塑料零件的芯腔是分型后得到的，称为凹模。它也可以被称为成型。在设计这些零件时，我们需要根据塑料零件的形状和结构来设计合理的结构。在设计过程中，需要考虑冷却系统的布置位置和推杆的位置等。上表面的形状可以决定产品的形状，而尺寸的大小也决定塑件的成型尺寸。在所有的设计过程中都要考虑公差。塑件的顶出机构主要体现在芯部，如推杆孔的最终设计。由于成形件的重要性，设计时必须严格控制其形状、尺寸精度和表面粗糙度。本设计的型芯型腔与模座分离，即分体式。主要优点是便于维护和更换。这种材料是用高强度钢制成的。冷却通道在型腔芯内部设计。固定方法是将螺钉固定在模板上，并在芯上设计推杆孔。4.3.2型腔形式模具的主要零件为成型零件，一般情况下，注塑模具的成型部分结构组成为：型芯、型腔、镶针、镶件等，在有侧抽芯的时候，滑块型芯也算成型零件，这次结构都是直接与塑件接触的，对其强度和刚度，已经表明都有非常高的要求，设计加工的形状会直接影响生产出来的塑件的外观质量，所以在设计过程需要保证这些基本要求，同时满足成型的需要。型腔和型芯通常的结构形式有:整体式型腔，镶嵌式型腔，组合式型腔,分别使用在不同的结构当中。本次设计中采用的是镶嵌式的结构形式，这种形式的结构更换方便，加工简单，最能满足实际生产需要。注塑模具成型零件公差尺寸的计算，需要先对型腔和型芯的进行设计。型腔设计：通过塑件分模后可以得到上部分为本次的温度控制器外壳的型腔，本次设计通过滑块结构的分析后，设计选择的结构都采用整体外形，然后中间嵌入式，该结构简单易于后期模具维修和安装，通过对零件结构和模具结构的分析，设计了整体型腔，如图4-1所示。图4-1型腔二维、三维图型芯设计：通过塑件分模后的下部分，得到的形状外形为本次的温度控制器外壳的型芯，也称为凸模，本次设计通过滑块结构的分析后，因为有推板的结构，设计需要考虑侧抽芯位置，设计选择的结构为镶体式，因为和模板分开，这样易于后期模具维修和安装，同时因为型芯需要承受高压，经常有磨损，这样可以进行更换，成本也相对较低，如图4-2所示。图4-2型芯的二维、三维图4.3成型零部件尺寸的计算成型零部件设计需考虑到的因素很多,首先：因为成型区域是与产品密切相关的，所以，设计的时候需要考虑到产品本身的机构特点。然后产品有成型会收缩，满足热胀冷缩的原理，会紧紧的把与产品接触到的地方包裹起来。因此，设计之初就需要考虑到后续的加工，合理的设计可以节省成本和良好的脱模性。成型零部件最主要是型芯与型腔，抽芯机构作为辅助作用。本次设计难度一般，根据结合产品分析合理的设计。4.3.1型芯结构的设计和计算1.型芯径向尺寸计算和型腔不同的在于型芯成型产品内表面，产品包紧力最大一块区域，所以设计的时候就需要考虑到把产品留在型芯上面，因为设计这样才方便设计之后的顶出。本次设计型芯也采用镶嵌式，对于产品本身很高的型芯一般需要设计镶件安装在型芯上面，便于加工和选取材料，更加能节省成本，同时维修和拆装也非常方便。最后也需要计算相关尺寸，便于加工，具体设计和计算如下所示：塑件型芯长度尺寸是65.75mm,它的浮动尺寸公差为65.75+0.38。（4-3）塑件型芯宽度尺寸是57.68mm,它的浮尺寸公差为57.68+0.32塑件型芯高度尺寸是18mm,它的浮动尺寸公差为18+0.20式子中 LM—零件制造基本尺寸； LS—零件的基本尺寸； δ—小型零件公差为Δ/3（Δ是塑料零件的公差值）； 4.3.2型腔结构的设计和计算型腔最为注塑模具中很重要的一部分，是产品成型的上表面，同时型腔的设计直接关联到产品的表面精度，与产品密切关联。一般大多数模具设计最主要用整体式和镶嵌式，当然镶嵌式更多一些。镶嵌式首先便于加工和移动方便，维修拆模也更加的便利，材料选取相对来说也更加的实惠，同时设计镶件也便于安装。本次设计选用镶嵌式的型腔结构安装在定模板里面，然后设计完成以后还需要计算型腔成型区域的相关尺寸是否满足产品收缩尺寸，具体结构和计算如下所示：（4-5）塑件型腔长度尺寸是67.75mm时，它的浮尺寸公差为67.57+0.38 （4-5）塑件型腔宽尺寸是59.68mm时，它的浮尺寸公差为59.68+0.32 2.型腔高度计算（4-6）塑件型腔深度尺寸是20mm时，可以得到下面的计算； 4.4排气的设计温度控制器外壳的注塑模具的实际注塑成型过程当中，因为ABS的材料融化后进入到型腔内，注塑机的压力会压到型腔进行闭合，此时的模具的压力值非常大，温度控制器外壳会产生较大的压缩比。由于这种压缩气体的存在，如果不及时的将温度控制器外壳注塑模具型腔内的空气排出的话，可能会对温度控制器外壳发生缺少胶量，导致不良品存在，因此需要对型腔内部的空气排气。本次的温度控制器外壳的注塑模具为一般小型模具，模具的本身设计时就带了镇流器外壳壁薄，温度控制器外壳的模具可以通过设计的分型面的空隙进行排气，同时在推杆和斜杆的顶升过程中可以排气空气，模具的模架本身自带来排气孔，型芯和动模板运动进行排气，所以本次的排气系统在单独进行设计，仅仅依靠模具的结构和运动进行排气，可以达到排气的要求。4.5注塑模具的脱模机构设计当温度控制器外壳产品在进行成型几秒之后，温度控制器外壳的产品由于ABS材料的收缩性，它们之间产生一种吸引力，温度控制器外壳需要脱模机构对它顶出型芯。脱模机构是注塑模具中一个重要的组成部分，它一般在设计时需要考虑到不能受力不均匀、顶出力不能太大、自身强度大但是不能顶坏温度控制器外壳。目前，脱模机构常见的由顶针面板、顶针底板、复位杆、复位弹簧、顶杆组成，而本次温度控制器外壳注塑模具的脱模机构设计为推杆和斜推杆共同顶出温度控制器外壳实现脱模。4.5.1脱模的设计注射成型冷却后，塑料部分打开模具。一般情况下，开模后塑料件必须留在动模侧。这样做有几个好处。一是容易脱模，二是使流道脱离固定模。结构相对简单。一般来说，流道脱模是通过开口力来实现的。在本设计中，拉刀拉动流道，但流道和塑料零件从固定模中分离出来后仍然固定在动模中。我们需要设计一个脱模机构，这就是脱模机构。（1）、推出脱模机构在工作过程中应要平衡均匀顶出，让塑件能够四周一起平衡的顶出。（2）、在选择推杆的结构时，所设计的推杆不能太过于集中在一个地方，而是均匀分布在每一个角落上，不然会造成塑件的损坏或者是让塑件造成顶白的现象。（3）、在选择推杆顶杆的结构时要选择直径足够大，从而才不会在顶出工作过程中时推杆顶杆不会发生弯曲变形的现象。（4）、推杆在工作过程的时候，不能让塑件的外观质量有损坏的情况发生。（5）、推杆在结束工作之后，所得到的塑件产品不因为在推杆工作过程中而发生变异或者是变形。能否满足要求的因素，比如注射机能否符合这些条件。具体结构的分布如下图4-3所示。图4-3顶出系统装置4.6抽芯机构侧向抽芯滑块在注塑模具中非常常用，一般情况下，适用于加工的制品的在结构上存在垂直方向的孔或凹槽等部分，这是由于，这些位置在模具中存在一个共同的特点，那就是无法直接从分型面方向脱模，在注塑模具中，采用滑块抽芯的结构，在模具的结构上会一定程度增加模具的复杂程度，然而这也是模具中非常有效的确保制品顺利完成脱模的一个形式。抽芯滑块在形式上有两类，分别是：组合式、一体式，其加工选用的材料通常是一些比较耐磨以及强度比较高的。比较常用的材料为45#钢材，此外还有T8A、Cr12等材料，选用的材料必须要通过加硬处理，其硬度值要达到HRC40及以上。侧向分型的抽芯机构的种类比较多，可以分为手动脱模抽芯机构，机构动作抽芯机构、液压和气动等抽芯机构。在设计的时候需要对各项参数进行分析和详细计算。计算过程为：4.6.1抽芯距S成型侧向孔结构的型芯从成型的区域移到制品的外面，让制品的脱模过程能够顺利完成，该移动的距离也就是我们所说的理论上的抽芯距离，采用字母S'进行表示，因为注塑模具中的滑块抽芯距离必须要比实际的抽心距离要大一些，因此必须要增加一定量的安全距离。注塑模滑块抽芯距离S，通常都要比理论值抽芯距离S'大2~5mm，因此其计算公式为：（4-7）该电饭锅塑件的注塑模具中的S′=5mm。代入公式可以得到：通过上述的公式，最终确定本次注塑模具的实际抽芯距离为10mm。对该结果进行验证，确定其符合脱模形成要求。4.6.2抽芯力注塑模具中的滑块抽芯力的计算公式为： （4-8）公式中P——单位面积所受到的接触压力，P=30Mpa；A——制品总面积，；f——材料摩擦系数，取；a——零件的脱模角度，a=1°；Q——抽芯力将以上的相关数据代入到4-8公式，对其抽芯力进行计算，得到：斜导柱的长度公式的计算公式为：（5～10）mm（4-9）式中：；；；；；。根据上述数据，治安结合《塑胶模具设计指导》一文以及标准件的参数，确定本次设计中的斜导柱长的取值大小为113mm。4.6.3斜导柱滑块机构斜导柱式抽芯机构的最大优点是，不需要借助除本机构零件以外的任何设备来帮助动作，然后可以依靠自身的机构在模具进行开模合模动时同步完成抽芯动作。在设计滑块时必须要注意的一点就是，滑块的斜面角度不能大过30°斜导柱的倾斜角度需要比滑块侧面的斜面小2°，所以本次设计的斜导柱角度为18°。图4-4滑块结构三维示意图4.7冷却水管设计标准冷却水管的的数量越多越好，对温度控制器外壳的冷却塑料就越快。因此注塑模需要设计一个比较好的冷却系统，这样子在每一个成型零件能被冷却的还能提高零件的质量。冷却系统在设计的过程中还要保证冷却水进口与出口温差不能太大。因此,如果在设计冷却水通道是水管的大小合适,位置合适，那么对于冷却系统大小的合宜是很重要的。除此之外，可以利用标准麻花钻来设计标准尺寸的冷却水管。并且冷却水管还应该跟合适的模具装配。该塑件分型面近视平面，分模后，型芯型腔都是方块状，放在模板中，设计过程参考类似文献，一般设计的都是环形冷却效果最佳，本次设计非常适合这种方式，设计时在型芯型腔各设计一组环形冷却，由上面计算可知，该模具塑料释放的总热量不大，设计时候只需要在模具有冷却水管即可，设计的凹模水管直径取D=10mm。图4-5冷却系统水管设计4.8导柱导套的设计本设计采用导柱装配夹紧导机构。所述导柱、导套均为肩式结构。处于夹紧状态,导杆的总长度超过5-10毫米的最高点核心形成区域的模具,这样导柱和导套可以先引导防止碰撞和磨损之间的核心和腔模具。导柱通常采用优质模锻钢T10A制作，需淬火至hrc48-52。该模具有四个移动模具向前安装导向柱。导套、导柱与相应固定板的装配公差为H7/M6。图4-6模具导柱导套第5章模架选择5.1模架型号的选择对于一般的产品，要求不是很高的或者没有其他特殊要求是，通常选用标准模架来作为模具的外框架，因为这样方便选取材料和加工，一般注塑模具的框架采用45#，首先材料相对来说便宜些，而且刚才也可以满足基本的要求，强度和钢度也可以得到保证。首先针对于产品来分析，根据塑件的整体大小加大或者减少对于的尺寸，前提就是需要保证模架的强度达标。根据分析，决定采用CI的模架形式，型号为：CI3045如下：图5-1模架基本结构形式各模板尺寸的确定：1.A板尺寸A板是一块定模腔板，型腔的尺寸是由塑件的尺寸决定的，A板上还安装了型腔，所以冷却水路还需要被设计，冷却孔位置也应该被留出来，本次A板厚度取90mm。2.B板尺寸凸模固定板为B板，凸模高度和推杆冷却等因素被设计的地方，因此100mm为本次设计的B板厚度的取值。3.C垫块尺寸由公式可知，垫块=推板厚度推出行程++推板固定板厚度+（5～10）=120mm，因此，取垫块厚度为120mm。接着我们在上叙述的数据都计算完毕之后，就可以确定模架标准了，再综合三维建模软件，逐渐完成整个模具设计。5.2校核模具安装尺寸每一台注塑机都有与之对于的参数，而且都不相同。因此，为了生产制造我们需要选取合适的注塑机型号进行生产。首先，针对本次设计而言，选用模架为国标，得知它的最大长宽为350X450mm，注塑机则选用比模架长宽大一点的，本次选用注塑机的最大拉杆间距为400X450mm，并且满足注塑模具最小的允许模具长宽任意一则即可。长宽经过上诉检验可知满足要求，就剩下模具的高度了，本次设计测量的模具总的高度为370mm，选取的注塑机可以接受模具高度410mm之间即可，很明显本次设计的模具满足要求，可以选取该注塑机型号进行生产。5.2.1校核移模行程移模行程就相当于最大的注塑模具最大的开模行程，要校核它的行程就需要了解到原理：首先，产品通过一系列动作得到产品，那么模具必须打开，产品才可以展示出来，那么开模这个距离就叫做移模行程，通过注塑机可以调整注塑机的开模距离，一般可以根据计算得出合理的开模距离，如果过大会照成注塑机损耗较快，而且时间也不能更好的节约，不利于批量化生产。因此，首先我们可以明确的就是注塑机移模行程为340mm，我们再来校核本次设计的产品顶出行程和相关尺寸，具体如下所示：Smax——注塑机顶出行程，取100mm;S——塑件脱模需要的开模行程，mm;H1——塑件推出距离，60mm;H2——推出距离，108mm;H3——推出安全距离，取10mm;340≥60mm+108mm+10mm=178mm。通过以上的公式和结果，满足塑件顶出距离要求。结论本次设计题目为“温度控制器外壳注塑模具设计”，温度控制器外壳为壳体零件，材料为ABS。了解了ABS材料的成型工艺参数，设计的模架为大水口模架，尺寸符合注塑机的安装要求。温度控制器外壳模具的型腔型腔采用的镶嵌式，脱模机构为直推杆脱模，位置在温度控制器外壳的成对称分布，保证推动塑件时受力均匀。其浇注系统采用的侧浇口，其宽度和深度大小合适，可以满足填充要求，并且不会出现废料过多的情况、主流道为圆状型，冷却系统采用10mm的环绕式的水管，分布在温度控制器外壳模具的周边，最后设计完成后对注塑机的型号进行了选择，经过对各个压力、锁模力、模架安装尺寸进行计算校核，结果满足设计的要求。目前，我还处在需要不断学习，不断补充自身知识的阶段。令人欣喜的是，经过几个月的刻苦学习和反复使用计算机辅助设计软件，我对注塑成型方面的知识变得越来越熟练了。总结整个设计涉及到我以前学到的知识。大学几年的系统化学习让我学习到了很多新知识，大学几年里面，我一直认认真真的学习，不懂就向老师、同学们请教，收获很多。学习其实就是一种查漏补缺的过程，温故而知新，反之不懂的地方就多问就好了，不断提升自己的能力。这次毕业设计虽然给的塑件难度还是有的，但是，在自己之前打下的基础下和请教老师、同学们的帮助下还是相对来说还是比较轻松的。模具结构方面整体来说感觉也还不错，就是很多细节方面还是缺少实际的生产要求和具体结构配合关系和相关公差标准，还有一些需要靠实际加工和设计经验来判断。参考文献叶久新，王群主编，塑料成型工艺及模具设计，北京：机械工业出版社，2007.11孙立明，胡仁喜，刘昌丽.20147中文版模具设计从入门到精通[M].第三版.北京:机械工业出版社,2014年9月.汪希奎.注塑模具斜导柱抽芯机构智能化匹配设计方法研究及应用[D].贵州大学,2015.何政军.基于实例的注塑模具CAD/CAE/CAM技术研究与应用[D].华北电力大学,2014.党琰.收音机外壳注塑模结构设计与模具结构的CAE研究[D].长安大学,2012.唐嘉彤.注塑零件盖注塑零件盖框注塑模具设计与CAE分析[D].天津大学,2012.刘然.注塑模具CAFAI型腔布局及流道系统的研究与开发[D].山东大学,2008.王波,杨亮.注塑零件接头注塑模具设计[J].塑料工业,2010,38(10):32-34.李细章.螺旋盖注射模设计[J].模具工业,2011,37(06):53-55+58.方强.注塑零件形位公差测量技术[J].山东工业技术,2018(10):27.温煌英.注塑零件结构在定模的注射模设计[J].模具制造,2011,11(07):59-62.李洋,徐人平.注塑零件脱模机构的创新设计[J].机电产品开发与创新,2005(03):16-18.Z.Shayf